Hat LIGO einen blinden Fleck?

Wenn ich das Funktionsprinzip von LIGO verstehe, erkennt es relative Verzerrungen der beiden senkrechten Arme. Wenn also beide Arme auf die gleiche Weise verzerrt sind, würde nichts entdeckt werden.

Insbesondere jede Welle, die in die Richtung 45 Grad zwischen den Armen (in beide Richtungen) oder von oben oder von unten kommt - oder im Allgemeinen jede Richtung in der Symmetrieebene 45 Grad zu den Armen - wäre vollständig unsichtbar, und alles in der Nähe davon wäre sehr gedämpft, da die relative Verzerrung minimal wäre.

Ist das korrekt?

Ich habe mich immer gefragt, warum LIGOs nicht drei Arme haben, wobei der dritte senkrecht zu den anderen beiden steht. Vielleicht sind die Berechnungen zu schwierig?
@FlorinGhita: Ich glaube, es würde den Preis etwa verdreifachen, drei Paar Laserstrahlen statt einem. Es geht nicht nur darum, „einen dritten Strahl hinzuzufügen“, sondern „zwei neue Graviometer hinzuzufügen“.
@FlorinGhita, weil es eine technische Herausforderung ist, einen 4 km langen Turm zu bauen und seine Spitze mit einer Genauigkeit von weniger als einem Protonendurchmesser genau stabil und unbeeinflusst von Wind und anderen Störungen zu halten.
@JamesKilfiger: Der Bau eines 4 km langen Minenschachts ist jedoch eine Routinearbeit.
Nicht so routiniert. Das wäre fast doppelt so tief wie die Homestake-Mine, die tiefste in den USA. Ich weiß nichts über Geologie, aber ich weiß, dass ein 4 km langes Loch nichts Einfaches ist. Und hätte wahrscheinlich wenig wissenschaftlichen Wert
@JamesKilfiger Die TauTona Mine oder Western Deep No.3 Shaft ist eine Goldmine in Südafrika. 3,9 Kilometer. Und der Wert wäre, es zu einem in sich geschlossenen, vollständigen 3D-Gravitometer zu machen, aber ich denke, es IST einfacher, einfach eine andere Oberflächeneinrichtung zu bauen, die weit genug entfernt ist, damit die Erdkrümmung einsetzt, um den Wechsel der Betriebsebene zu ermöglichen.

Antworten (2)

In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Sie darüber wissen müssen, wie LIGO Gravitationswellen und insbesondere ihre blinden Flecken beobachtet und lokalisiert. Die folgende Karte stammt aus dem Papier und zeigt die Beobachtbarkeit des Systems in der HLV-Konfiguration (Hanford-LIGO, Livingston-LIGO & Virgo). Um eine Quelle per Definition zu triangulieren, benötigt man mindestens 3 Messungen, deshalb ist Virgo enthalten, obwohl die beiden LIGO-Detektoren selbst sehr breite Schätzungen für die Quellenlokalisierung vornehmen können (GW150914 wurde eine 600-Quadratgrad-Fehlerbox zugewiesen).

Das (x) bezeichnet einen blinden Fleck.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich verstehe nicht, wie diese Antwort lautet: Hat LIGO einen blinden Fleck? Sie implizieren, dass alle blinden Flecken auf einige Kreuze beschränkt sind (wie groß sind diese Flecken), die auf der Erdoberfläche und nicht auf dem Himmel gezeichnet sind . Ich stelle mir vor, dass die blinden "Flecken" tatsächlich signifikante Bereiche am Himmel sind, die von der Sternzeit der Beobachtung abhängen. Eine Antwort muss möglicherweise auch die GW-Polarisation diskutieren?
Entschuldigung, ich habe vergessen zu erwähnen, dass diese Zahl für die Lokalisierungsgenauigkeit eines Doppel-Neutronensternsystems von Angesicht zu Angesicht gilt. Und die Ellipsen zeigen Lokalisierungsbereiche mit 90 % Vertrauen basierend auf Zeittriangulation allein, und die roten Kreuze zeigen Regionen des Himmels, wo das Signal nicht sicher erkannt werden würde (dh blinde Flecken), diese Karte wird zur Vereinfachung auf die Erde projiziert.
@RobJeffries - Die Gravitationswelle, die von den LIGO-Installationen im Bundesstaat Washington und Louisiana entdeckt wurde, dauerte nur 0,2 Sekunden. Das Signal musste von beiden Standorten beobachtet werden, um als Detektion zu gelten. Da das Signal von so kurzer Dauer war und da die Detektoren in Bezug auf die rotierende Erde fixiert sind, sind die blinden Flecken notwendigerweise eher erd- als himmelsbasiert.
Das Dokument, auf das verwiesen wird, kann eine Erklärung enthalten, aber diese Antwort erklärt nichts.
Und das gezeigte Bild ist nicht in diesem Papier und das Papier erwähnt keine "blinden Flecken".

Die blinden Flecken werden durch die Funktionsweise der Detektoren verursacht. Sie reagieren empfindlich auf eine Gravitationswelle (GW), die die relative Weglänge entlang rechtwinklig zueinander stehender Interferometerarme verändert.

Gravitationswellen treten in zwei Polarisationen auf (Plus und Kreuz). Diese Polarisationen bewirken abwechselnd senkrechte Ausdehnungen und Kontraktionen im Raum, sind aber um 45 Grad gegeneinander gedreht (Plot von Kalmus 2009 ).

Plus- und Kreuzpolarisation

Eine GW-Quelle wäre normalerweise eine Mischung aus beidem. Die Empfindlichkeit gegenüber jeder Polarisation hängt von der Ausrichtung der Interferometerarme in Bezug auf die Quellenrichtung ab. Beispielsweise wird eine Quelle, die direkt "über Kopf" liegt, nur in dem Polarisationszustand erkannt, der mit den Armen übereinstimmt, und nicht im anderen, da sich die Armlängen um den gleichen Betrag ändern würden. Stellen Sie sich beispielsweise vor, Ihr Detektor ist mit den x- und y-Achsen-Anzeigen im Bild oben ausgerichtet, dann nur das Plus ( + ) polarisierte Wellen detektiert werden.

Kommen die Wellen jedoch von einer Quelle in der Ebene des Interferometers, so bewirkt keine der Polarisationen einen relativen Unterschied der Armlängen, wenn die Quelle auf der Winkelhalbierenden der beiden Arme oder auf einer äquivalenten Linie im rechten Winkel dazu liegt. Somit gibt es 4 blinde Flecken am Himmel (siehe Bild von Hayama & Nishizawa 2012 , das die Empfindlichkeit als Funktion der Position für das Hanford-Interferometer zeigt). Beachten Sie, dass wenn eine Quelle perfekt polarisiert ist (z. B. ein binäres System mit seitlicher Verschmelzung), zusätzliche blinde Flecken vorhanden sind.

Hanford-Antennenmuster

Diese Diskussion gilt für jedes Interferometer separat. Die Instrumente von Washington und Louisiana befinden sich eindeutig an unterschiedlichen Orten auf der Erdoberfläche, arbeiten also nicht in genau derselben Ebene und haben daher keine identischen blinden Flecken (aber sie sind nahe beieinander und die Hinzufügung von VIRGO in Italien ist enorm wichtig) . Wenn jedoch ein Detektor die Quelle nicht sieht, ist es sehr schwierig, der Position irgendwelche Beschränkungen aufzuerlegen, da dies stark auf der Messung von Zeitunterschieden zwischen Detektionen an den verschiedenen Instrumenten beruht.

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